CN1012840B - 热交换器传热管内表面清洗方法 - Google Patents

Abstract

本发明是在多管式热交换传热管入口端设置使喷嘴和超声波振荡器组合的清洗头，通过从此清洗头喷射高压液体或气体，使在传热管内发生紊流乃至气液混合流，进而通过对流过此管内的流体发射超声波，使管内发生空穴，从而能达到有效剥高除去传热管内表面上附着物的热交换器传热管内表面的清洗方法。

Description

本发明有关热交换器传热管内表面的清洗方法，是有关能清除例如在发电厂的冷凝器等的多管式热交器中，以海水作为冷却水使用场合的传热管内表面上附着的水垢以及锈等的锅垢的热交换器传热管内表面的清洗方法。

以往，这种热交换的传热管，由于随着其运转使用而在其内表面上附着水垢以及锈等的锅垢，发生传热性能下降以及传热管的腐蚀等，因而有必要适当地除去和清扫锅垢。

根据这样的观点，在传统的方法中，已知有例如是把清扫刷子装放到配置在细管两端上的支承框上，然后切换流向细管内的水流，使清扫刷子在细管内走动而构成的那样的自动清洗装置（日本专利特公昭44-29929号公报）。然而，在这个自动清洗装置中，因必需强制性地切换水流，此外在为了容纳刷子的支承框上即便要开设窗口，也存在这会成为水流损失或者产生异物附着故障等的缺点。

此外作为其他的方法，还实施着一种把海绵球抛入热交换水中，使之漂浮，同时使其一面在传热管内贯穿流动一面清洗的方法。但是在这个方法中，必需设置为抛入和回收海绵球的特别的设备，因而会发生随着为确保其设置空间和向传热管均匀分配等设备的大型化而来的麻烦等问题。此外还有为测量海绵球的损耗和补充海绵球而给运行管理添麻烦缺点。为了解决这样的问题而提出了一种球循环式清洗装置（日本专利实公昭52-35584号公报），然而这个只是使其将球内含有的空气抽去，使其充分地吸收水份，成为作为清洗用而理想的状态，而基本的问题并末解决。

美国专利文献（U.S.Po336    498，1968.1.23）也提供了一种利用在传热管的管口喷射高压流体来防止在传热管内流动的包含游离金属氧化物的气体中的游离金属氧化物在管壁上沉积的方法。此外，还有不少利用超声波于清洗的实际例子。

本发明的目的在于克服这些现有技术的不足之处。

本发明的目的是提供一种能在不影响热交换器的运行下确实有效地分别清洗多根传热管内表面，以及能自动运行和有效地进行清洗的热交换器的清洗方法。

有关本发明的清洗方法是在通过对流经传热管内流体喷射高压流体，清洗多管式热交换器传热管内表面的方法中，液体从该传热管内流过，在该传热管入口喷射比管内液体压力高的高压流体，使管内产生紊流区域的同时，进而还通过超声波振荡器在液体中对流过此管内内的紊流流发射超声波。从而，能在不降低热交器运行中的热交换效率的情况下，可靠地清洗传热管内表面，并大体上可忽视对水流阻力的影响，而且设置的空间也可以小，也可以构成向实际运行中的热交换器补充设置清洗装置。

图一为表示有关本发明清洗方法的一个实施例的热交换器主要部份的局部剖面图，图二为对图一中所示清洗头的构造及其动作的说明图，图三为图一所示喷咀和传热管的剖面图，图四为表示有关本发明清洗方法的另一实施例的热交换器主要部份的局部剖面图，图5为对图四中所示清洗头的构造及其动作的说明图。

接下来，就本发明清洗方法的实施例，一面参照举例表示其应用机器的附图，在下面作详细说明。图一和图二是表示本发明方法的一实施例，标号1就是例如设置在发电厂的作为冷凝器主体的热交换器的构造体。在此热交换器主体1的内部，是由管板2支承住多根传热管3，将冷却水引导到和主体1相连接的水入口侧水室4，使在传热 管3的入口侧流过传热管3的内部，在传热管3的出口侧流至和主体1相连接的水出口侧水室5那样而构成。另一方面，使从主体1上部的蒸汽入口6流入的蒸汽，和传热管3内的冷却水进行热交换后被凝结而成凝结水，从主体1的下部的凝结水出口7排出。

然而，当随着热交换的运行，而在传热管3的内表面上附着了冷却水的水垢、锈等的锅垢时，用清洗头10对着传热管3内喷射高压液体并使其流过的同时，在液体中对此发射超声波而能使锅垢剥离除去。喷射液体是用喷水泵19来升压，要使其压力达到比流过传热管3内冷却水的压力更高，并经送水管16向水入口侧水室4内的导管15送液。在透平外壳12内设置了透平，用喷射液体的流体能量使此透平回转，以这个回转力使清洗头10自由地移动。

水入口侧水室4内的清洗头10的数目，可结合传热管3的管群的大小任意设置，通过操作转换阀17，能一面选择清洗部位依次地喷射喷射液。

通过预先把向各清洗头10的送水次序和时间等输入操作控制盘22，借助泵用电动机20控制喷射水泵19，从而使能自动运转。

传热管3是用黄铜材料构成，当冷却水为海水时，为了保持传热管3的内表面上的保护膜，要求加入微量的铁元素等，而在槽25、27等内贮存有添加了铁离子的溶液，并由清洗头10来喷射此溶液。根据传热管3的内表面上附着物的特性不同，也可在喷射液体内添加表面活性剂或氯离子后，贮存在槽25、27内，再从清洗头10将此液体喷出。

图2是表示清洗头10的动作机能的，使从导管15流入的喷射液体，为让透平外壳12内的透平回转而流过透平。透平30的回转传至主轴33，而后传到位于减速机箱11内部的减速用齿轮34、35、36、36′。和回转轴37直接连接的清洗头10，由于这个回转轴的力一面转动，一面依次从喷咀14向传热管3喷出喷射液体。

图三是表示放大了的喷咀14。用从喷咀14喷出的喷射液体，使在传热管3内产生紊流，呈现出有利于剥离管内附着物的现象，再进一步通过从超声波振荡器13在液体中对此紊流发射超声波，从而加速空穴现象，进一步提高除去传热管3的内表面上附着物的效果。

此超声波能够用通过信号线28供给从设置在热交换器外部的超声波发生控制装置来的信号使超声波振荡器13激励而发生出来。此外，超声波发生控制装置还可以设置在操作控制盘22内，形成和喷水泵19的起动停车，以及转换阀17、24、26等的运行进行连动。

图四是表示本发明方法的其它实施例。本实施例也同图一所示实施例一样，构成以设置在发电厂的热交换作为冷凝器的主体。因此，由于其基本构成和图一所示的相同，使同一构成部份带有同一的参照符号，因而省略对其详细的说明。就是说，在本实施例中，对于设置在水入口侧水室4的清洗头10，具备支承清洗头10的支承杆40和伸缩轴41，以及驱动伸缩轴41的驱动装置42，此外还具备可从外部控制清洗头10，使其向管群的任意位置移动的定位控制装置43。

这样，若采用本实施例，当随着热交换器的运行，冷却水水垢、锈等的锅垢在传热管3的内表面上附着时，能够使气体成气泡状地从清洗头10流过传热管3内的同时，并在液体中对其发射超声波，以除去和清扫锅垢。在此场合，流过传热管3内的气体在水出口侧水室5内放出，被在水出口侧水室5内设置的气体滞留室49回收集中，由于这个气体滞留室49的气体是用气泵51经配管50得以排出系统外，因此没有因系统内气体的积聚而波及的故障。

清洗头10如图5所示，是使喷射气体喷咀44和超声波振荡器45相组合，并把多个这种组合件设置成一个整体。喷射气体喷咀44，把从外部来的经输送管47的空气或氮等气体送出。此外由超声波振荡器45在液体中发射的超声波是用通过从传送线46供给的电力使超声波振荡 器45接通工作而使之发生的。可以从外部控制使这个在液体中的超声波发射和从喷射气体喷咀44的气体放出相联动。

从气体喷咀44间歇地喷出的气泡状的气体，成为气液混合流60，被吸入和流过传热管3。如把从气体被吸入这个传热管3到排出为止用模型来表示，如图五所示那样则成为传热管内通常的流动61，在传热管入口开始吸入气液混合流的状态62，气液混合流流入传热管内的状态63，向传热管内的气液混合流发射超声波的状态64、65，气液混合流从传热管排出的状态66。

从气体喷咀44喷出的气泡状的气体，成为气液混合流60而被传热管3吸入并流过管内，这时在传热管3内产生异常紊乱的流动，呈现出对剥离管内附着物有利的现象，然而通过进一步向这个气液混合流60发射超声波，由于在这个气液混合流60的部份引起超声波的不规则反射，使气泡的破坏或空穴现象加速，因此通过混入少量气体，可使除去传热管内表面上附着的效果提高。

此外，在清洗头10上，例如在和气体喷咀44相邻接处设置均压孔48，还为了使易于承受水室的冷却水的流体动力，以及为了保持从气体喷咀44到传热管流入端为止的距离为适当而具备支持件53。

本发明就如以上那样，由于是利用在传热管3内的冷却水的流动而进行，即使是在运行中的热交换器，也能够在不使其传热性能下降的情况下进行管的内表面清洗，与此同时也不会使冷却水管路的水流阻力增加，由于几乎可以不考虑设置空间的限制，现在，对实际运行中的工厂的补充设置也方便了，能实用化的范围很大。

特别是当喷射比传热管的流入端高的压力的液体时，在管内发生急烈紊乱的流动，而引起管内附着物的剥离，但是当进一步对这个流过管内的异常紊乱的流体，在流体中向其发射超声波时，由于产生空穴现象，以使管内表面上的流动紊乱加速，因而促进了传热管内表面 上附着物的剥离。此外，由于清洗头是用喷射液体的流体动力使其回转，不仅不要用外部的动力，对于管内表面上的特殊污染的去除，以及管内表面的保护，依靠分别添加小量的添加液，便可得到很大的效果。

此外，当从传热管3的流入端以气泡状放出气体，并使其流过时，因气液混合流而在管内发生急剧紊乱流动，对管内附着物的剥离是有效的。在这个场合，当在液体中对流过这个管内的气液混合流发射超声波时，由于因在气液混合流中的气泡的破裂而发生空穴现象，特别是当在超声波的传播路线中象固体-气相的分界面或液-气相分界面那样，存在音响阻抗显著不相同处时，几乎全被反射而无透过，因此在管内引起超声波的漫反射，使管内表面上的流动紊乱加速，从而促进了传热管内表面上附着物的剥离。而且，通过放出少量气体使能进行传热管的清洗的同时，使已放出的气体在气体滞留室内聚集回收，并用排气泵将其排出，因而使在冷却水管路中不会产生因气体而引起的故障。

此外，还取得以往用刷清洗或用海绵球清洗而带来的清洗用具的损耗，以及维护管理上的烦杂性，都得已全部消除等的优点。

Claims (7)

1、一种通过对流经传热管内流体喷射高压流体，清洗多管式热交换器传热管内表面的方法，液体从该传热管内流过，其特征在于在该传热管入口喷射比管内液体压力高的高压流体，使管内产生紊流区域的同时，进而还通过超声波振荡器在液体中对流过此管内的紊流流体发射超声波。

2、根据权利要求1所述的清洗方法，其特征在于在所述在该传热管入口喷射比管内液体压力高的高压流体为高压液体。

3、根据权利要求2所述的清洗方法，其特征在于传热管入口端的液体室内设置多个可活动的分别使液体喷射喷咀和超声波振荡器相组合的清洗头，在喷射高压液体的导管内设置透平，依靠上述用于喷射的液体的流体动力使这些透平回转，从而使上述清洗头活动。

4、根据权利要求2所述的清洗方法，其特征在于在传热管入口端喷射的液体中添加能使传热管内表面上附着物的去除效果提高，或有助于保护传热管内表面上的保护膜的物质。

5、根据权利要求1所述的清洗方法，其特征在于对着传热管入口端，向流经传热管内液体喷射气泡状气体，使在传热管内形成气液混合流动。

6、根据权利要求5所述的清洗方法，其特征在于在传热管入口端的液体室内，设置多个可活动的分别使喷出气体的喷咀和超声波振荡器相组合的清洗头，通过外部操作使上述清洗头移动。

7、根据权利要求5所述的清洗方法，其特征在于在传热管出口端的液体室内，设置聚集回收流经传热管内的气体的气体滞留室和把在这个气体滞留室内聚集回收的气体排出的排气管路。

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